高渗透性环氧灌浆材料的应用.doc

广州化学
Guangzhou Chemistry
Vol. 27
Dec., 2002
高渗透性环氧化灌浆材及其在砼裂缝处理中的应用
冼安如何泳生叶林宏杨玉芹许耀光
(中国科学院广州化学研究所,广东广州 510650)
摘要:概述了裂缝处理用的高渗环氧浆材研究成果,经多处研究性施工应用后,证明其在砼裂缝特别是潮湿的微细裂缝的补强、防水处理中作用显著,达到和超过设计技术指标。
关键词:高渗透性;砼裂缝处理;灌浆材料
高渗透性环氧化灌浆材自1979年问世以来,已在低渗透性软基的固结补强中发挥了积极的作用,取得良好的效果,获得国际大坝会议专家组的肯定。这类新型材料以其优异的渗透性和良好的固结性以及较高的力学性能和异乎寻常的使用效果,早已引起众多研究者的关注;但在混凝土裂缝处理方面的报道则相对较少,那是过去在认识上存在误区所致。目前国内外的研究者都趋向于认为,高渗透性环氧化灌浆材(简称为“高渗环氧浆材”)不仅能处理低渗软基,也可处理混凝土裂缝,包括潮湿的微细裂缝,而且在研究和应用方面的研拓中取得了长足的进步,丰富了对“高渗透性”的认知。
在众多补强类浆材中,真正能处理饱水混凝土微细裂隙的尚属少数。究其原因,一是所研究出的补强类新型浆材较少,二是对这类裂隙补强处理与缝宽关系的认识仍存在分歧,三是上述认识上的“误区”——以为环氧浆液只能用于灌注缝宽≥,而<“发丝缝”则不被选用,因而也对它的发展产生了一定的影响。
近十多年来,我们在研发高渗环氧浆材及推广应用的同时,利用其渗透性高的优点,有意识地将其向砼裂缝补强、防水、防蚀功能方面拓展,使它兼具对介质的选择性不强,对有饱和水存在的环境也不敏感等特性,因而取得了较好的效果。这些优点都来源于对原有浆材实施“改性”,例如“惰性”稀释剂的“反应化”、增韧化和表面活性处理等“改性”后,赋予它具有一系列特点——对介质的亲和力大为提高,成倍地降低了粘度、耐候性更增强和与同类浆材接近的力学性能,进而开发出适于裂缝处理用的化灌浆材。本文将概述这些结果及其应用事例。
1 裂缝处理用高渗环氧浆材的研究成果
稀释剂的“富反应化”
过去以为是“惰性”的物质,在“改性添加剂”的作用下,稀释剂自身及其反应产物能与主体链产生反应的现象称为“反应化”,而使此反应过程大为增速的则称作“富反应化”。这个过程不仅使体系渗透性增强,而且固结体收缩少、力学性能良好和降低浆材成本。富反应化的典型曲线见图1。它表明,不同添加剂使同一体系材料的力学性能可发生极大的差异,有时甚至达到数量级的水平,因此,研制这些改性添加剂及其富活性化作用就具有十分重要的意义。
添加剂YDS
80
60
40
20
0
0 环氧树脂添加量/%(质量)
图1 改性添加剂使惰性稀释剂富反应化
无添加剂
添加剂A
抗压强度/MPa
104
中化-798
一般环氧浆2
YDS
一般环氧浆1
1 5
时间/d
粘度/mPa·s
101
102
103

图2 高渗环氧浆材与一般环氧浆材粘度变化差异

表面活性剂功能的扩展
表面活性剂的加入使浆材对基底的接触角大为降低,从而增强润湿性,提升浆材的渗透能力,同时,使浆材对介质的亲和力值也随之增加,并赋于浆材排水能力,有利于对潮湿且微细裂隙的吸渗[1]。
深化了对表面处理剂作用的认识
常用的表面处理剂是钛、硅类元素有机物,藉助于化学反应和/或物理缠绕,使有机-无机物间实现牢固的连接。实验证明,不同成份的无机物应使用各别的表面处理剂方能发挥这“牢固连接”的作用,即以氧化硅为主要成份的介质使用含硅的表面处理剂效果最佳,但当介质以碳酸钙作主要成份时,则应使用含钛的表面处理剂;这种现象可用路易士酸碱理论加以解释[2]。此外,表面处理剂的加入,使固结体的耐候性更佳,尤其在华南地区高温高湿的气候环境下,这是极可贵的使用功能。
高渗环氧浆材的主要物理力学性能
如前所述,经改性处理所制得的浆材起始粘度更低、渗透性更强,亲和力更高且保持原浆材良好的力学性能,因而具有极好的使用性和更低的成本。表1 列举了其中典型的一些物理、力学性能,图2则以粘度随时间而变化的关系说明它良好的使用性能。
表1 几种高渗环氧浆材的主要物理、力学性能
名称
起始粘度
mPa·s,20℃
表面张力
10-5N·cm-1,20℃
接触角
SiO2,20℃
亲和力比值*
乐
南
S
G
798-LF
~
34~36
56
21
16
20
19
400-LF
~
33~34
41
20
13
30